Quantip
Région Ile de France

Équipe
Diamond enabled materials and sensors (DIADEMS)

Laboratoire

Laboratoire des lumières, Matières, Interfaces (LuMIn)

UMR 9024
ENS Paris-Saclay
4 avenue des sciences
91190, Gif-sur-Yvette

Responsable

Jean-François ROCH

Membres permanents

  • Jean-François ROCH

  • Martin SCHMIDT

  • Nicolas VERNIER

  • Marie-Pierre ADAM

  • Julien VANEECLOO

Site Internet

Activité scientifique

Les activités de Diadems sont liées à l’utilisation des défauts ponctuels du diamant comme capteurs quantiques. Cette activité porte principalement l’application des centres NV azote-lacune à des cas d’usage. Les propriétés quantiques du centre NV étant conservées à très haute pression, nous avons intégré les centres NV sur la pointe d’une enclume diamant, ce qui permet d’explorer les propriétés magnétiques et supraconductrices des matériaux à l’intérieur d’une cellule à enclumes de diamant.

Nous collaborons activement avec l’équipe de Thierry Debuisschert à Thales R&T (Palaiseau) et avec le groupe « Hautes pressions statiques » dirigé par Paul Loubeyre au CEA-DAM (Bruyères-le-Châtel). Diadems coordonne également le projet equipex+ e-Diamant (2021-2027) dont l’objectif est de faire de la France un fournisseur mondial de diamant pour les technologies quantiques. Ce projet implique 11 partenaires dont 6 sont en Île-de-France.

Figure : Cellule à enclumes de diamant avec les centres NV dans l’enclume de gauche.
Les propriétés quantiques des centres NV, qui ont conduit à une myriade d’applications, sont conservées à haute pression permettant ainsi d’observer l’effet Meissner d’un supraconducteur sous pression
(Jean-François ROCH, 12/06/2024).

Équipe
Haute mobilité pour les dispositifs quantiques (2DEG)

Laboratoire

Centre de Nanosciences et de Nanotechnologies (C2N)

UMR9001
10 boulevard Thomas Gobert, 91120, Palaiseau.

Responsable

Ulf GENNSER

Membres permanents

  • Ulf GENNSER

  • Antonella CAVANNA

Site Internet

Activité scientifique

This research activity is centred around the epitaxial growth of GaAs-based two-dimensional electron gases (2DEGs) for the study of electronic transport properties. In these 2DEGs the electron mean free path at low temperatures can be several tenths of micrometers, and the quantum phase can be preserved for up to a quarter of a mm. They are therefore the supreme ‘work horse’ for mesoscopic physics, where we try to understand the convergence between electronic transport and quantum mechanical properties.  A large number of projects for quantum technologies rely on MBE-grown 2-dimensional electron gases (2DEGs).

Figure : Bâti MBE pour les 2DEGs GaAs/AlGaAs (Yong Jin, 2022).

Équipe
Control And Geometry (CAGE)

Laboratoire

Laboratoire Jacques-Louis Lions (LJLL)

UMR 7598
4 place Jussieu
75005 Paris

Responsable

Mario SIGALOTTI

Membres permanents

  • Ugo BOSCAIN

  • Jean-Michel CORON

  • Barbara GRIS

  • Kévin LE BALC’H

  • Mario SIGALOTTI

  • Emmanuel TRÉLAT

Site Internet

Scientific activities

CAGE is an Inria team whose main domain of expertise is mathematical control theory, and more precisely geometric control. One important axis of research of the team since several years is quantum control. Our main contributions in the field concern the characterization of controllable quantum systems and the development of motion planning algorithms based both on fast oscillating and adiabatic controls. CAGE works on the improvement of quantum control strategies, especially for what concerns quantum systems evolving in infinite-dimensional Hilbert spaces.

Équipe
Quantum Algorithms, Architectures, Applications and their Theory

Laboratoire

INRIA and ENS

Computer Science department of École Normale Supérieure,
45 rue d’Ulm
75005 Paris

Responsable

Harold Ollivier

Membres permanents

  • Harold Ollivier

  • Ulysse Chabaud

  • Francesco Arzani

Site Internet

Scientific activities

Our research program is focused on developing advanced theoretical tools that can help us understand the capabilities of quantum computers, improve their design for specific algorithms, and unlock new functionalities using quantum information processing. By taking this integrated approach, we hope to advance the state-of-the-art in Quantum Information Processing and provide valuable insights for future developments.

Along the years we have developed expertise on:

Équipe
Multimode quantum optics

Laboratoire

Laboratoire Kastler Brossel (LKB)

UMR 8552
4 place Jussieu
75005 PARIS

Responsable

Nicolas TREPS

Membres permanents

  • Claude FABRE (em.)

  • Valentina PARIGI

  • Nicolas TREPS

  • Mattia WALSCHAERS

Site Internet

Activité scientifique

L’optique quantique, en tant qu’enfant de l’optique et de la mécanique quantique, a hérité d’une double linéarité : celle des équations de Maxwell, qui utilisent les modes optiques comme base des solutions, et celle de l’équation de Schrödinger, qui utilise les bases des états quantiques. Considérer ces deux bases sur un pied d’égalité et adapter les champs quantiques non seulement dans des modes donnés, mais aussi en optimisant les formes spatio-temporelles des modes dans lesquels l’état est défini, ouvre de larges perspectives pour traiter les états quantiques complexes. Notre objectif est d’explorer et de caractériser théoriquement les états quantiques qui s’étendent sur de nombreux modes optiques (de plusieurs dizaines à plusieurs milliers) et de nombreux états de base de l’espace de Hilbert, afin de démêler leurs propriétés intrinsèques et de trouver des témoins optimisés de différentes propriétés telles que l’intrication multipartite. Nous étudions également l’utilisation d’états multimodes optimisés pour repousser les limites quantiques de l’estimation multiplexée de paramètres physiques et pour augmenter la capacité des canaux de communications optiques.

Francesca SANSAVINI, LKB (2021)

Figure : Les membres de l’équipe optique quantique multimode fin 2021 (Francesca SANSAVINI, 2021).

Équipe
Solid State Neuroscience

Laboratoire

Laboratoire de physique des solides (LPS)

CNRS UMR 8502
Université Paris Saclay
Faculté des Sciences, Bât. 510
F-91405 Orsay cedex

Responsable

Marcelo ROZENBERG

Membres permanents

  • Marcelo ROZENBERG

  • Kang WANG

Site Internet

Activité scientifique

We have discovered that a conventional electronic component know since the 50’s, the thyristor or silicon controlled rectifier (SCR), has memristive properties quite analog to a Mott material. We have succeeded in building an extremely simple and versatile artificial neuron, which we termed the UCN, for ultra-compact neuron. We have already published several papers, the first one in Scientific Reports, which was featured in Nature’s Research Device and Materials Engineering blog, and two others in Frontiers in Neuroscience, where we implement a spiking neural network circuit with a brain-like function, namely, the bi-aural detection of sound direction. This is a practical realization of a classic model of neurobiology, the Jeffress’ model. This work demonstrates that our UCN can be easily associated and interconnected to form networks. Therefore, it opens the way to practically explore fundamental and pressing questions of Neuroscience, such as emergent electrical behaviour and neural coding. A concrete example of this is the issue of how brain waves emerge in a seemingly randomly connected and activated neural environment.

Équipe
Oxitronics

Laboratoire

Unité Mixte de Physique CNRS/Thales (UMPhy)

UMR 137
1, avenue Augustin Fresnel
94250 Palaiseau

Responsable

Manuel BIBES

Membres permanents

  • Manuel BIBES

  • Agnès BARTHELEMY

  • Lucia IGLESIAS

  • Isabella BOVENTER

Site Internet

Activité scientifique

L’équipe Oxitronics de l’UMPhy possède une solide expérience de la synthèse d’hétérostructures d’oxydes quantiques par dépôt par laser pulsé ou par pulvérisation et de l’étude de leurs propriétés structurelles, électroniques et magnétiques. L’équipe est l’un des pionniers et leaders internationaux de la recherche sur les matériaux multiferroïques et sur le contrôle électrique du magnétisme. Elle a également découvert l’effet de l’électrorésistance géante dans les jonctions tunnel ferroélectriques et a breveté leur utilisation comme synapses électroniques. Au cours des dix dernières années, l’équipe a intensifié ses activités sur les gaz d’électrons bidimensionnels à base d’oxydes qui présentent des mobilités électroniques élevées, sont supraconducteurs à basse température et possèdent un couplage spin-orbite accordable, qui peut être exploité pour convertir des courants de spin et de charge. L’équipe développe axctuellemtn de nouveaux axes de recherche pour explorer la physique de ces systèmes dans des dimensions réduites et dans le régime quantique, afin d’évaluer leur potentiel pour l’informatique quantique (qubits spin-orbite, Majorana zero-modes, etc).

Figure : Conversion spin-charge dans un gaz bidimensionnel LaAlO3/SrTiO3
(Manuel BIBES).

Équipe
Proofs and Programs

Laboratoire

Institut de Recherche en Informatique Fondamentale (IRIF)

IRIF - UMR 8243
Université Paris Cité
Bâtiment Sophie Germain
Case courrier 7014
8 Place Aurélie Nemours
75205 Paris Cedex 13

Responsable

Claudia FAGGIAN

Membres permanents

  • Claudia FAGGIAN

  • Thomas EHRHARD

  • Paul-André MEILLIÈS

  • Michele PAGANI

  • Alexis SAURIN

Site Internet

Activité scientifique

IRIF research in quantum computing include the design and analysis of algorithms, the study of computational models, and the foundations of programming languages.

The team Proofs and Programs at IRIF contributes to the development of a theory for quantum programming languages. Our goal is to provide sound principles and formal methods (program semantics, type systems, abstract machines, mathematical models) for the analysis and development of quantum programming languages. Key issues are modularity and compositionality:   they are essential in scaling the complexity of quantum programs.

Figure : The figure shows an abstract machine executing a program fragment which encodes a quantum coin.
Claudia FAGGIAN, 2017.

Équipe
Algorithmique et complexité

Laboratoire

Institut de Recherche en Informatique Fondamentale (IRIF)

IRIF - UMR 8243
Université Paris Cité
Bâtiment Sophie Germain
Case courrier 7014
8 Place Aurélie Nemours
75205 Paris Cedex 13

Responsable

Sophie LAPLANTE

Membres permanents

  • Simon APERS

  • Geoffroy COUTEAU

  • Michel DE ROUGEMONT

  • Pierre FRAIGNIAUD

  • Iordanis KERENIDIS

  • Amos KORMAN

  • Sophie LAPLANTE

  • Frédéric MAGNIEZ

  • Claire MATHIEU

  • Sylvain PERIFEL

  • Adi ROSEN

  • Miklos SANTHA

  • Adrian VLADU

Site Internet

Activité scientifique

Les recherches menées à l’IRIF reposent sur l’étude et la compréhension des fondements de toute l’informatique, afin d’apporter des solutions innovantes aux défis actuels et futurs des sciences numériques.

En informatique quantique, l’IRIF est reconnu pour ses contributions portant sur la conception et l’analyse d’algorithmes, l’étude des modèles de calculs, et les fondements des langages de programmation.

En 2014, l’IRIF a co-fondé à Paris le Paris Centre for Quantum Computing (PCQC). Ce centre regroupe des informaticiens, des physiciens théoriciens et expérimentaux et des mathématiciens qui travaillent à Paris et en région parisienne.

Figure : Algorithme présenté dans un langage graphique de programmation quantique.
Cet algorithme recherche la présence de triangle dans un graphe.
Frédéric MAGNIEZ, 2017.

Équipe
Electrodynamique quantique en cavité

Laboratoire

Laboratoire Kastler Brossel (LKB)

UMR 8552
Collège de France
11 place Marcelin Berthelot
75005 Paris

Responsable

Michel BRUNE

Membres permanents

  • Michel BRUNE

  • Igor DOTSENKO

  • Sébastien GLEYZES

  • Clément SAYRIN

Site Internet

Activité scientifique

L’équipe CQED du LKB travaille vers la réalisation de simulations quantiques à partir d’atomes de Rydberg circulaires. Ces atomes géants ont des temps de vie particulièrement longs qui autorisent la réalisation de simulations sur des durées extrêmement longues, tout en gardant la force des interactions interatomiques au cœur des simulateurs existants à atomes de Rydberg.

Trois dispositifs expérimentaux sont utilisés pour la réalisation de réseaux ordonnés d’atomes de Rydberg circulaires piégés dans des pinces optiques, la préparation de niveaux de Rydberg circulaires dans des atomes de Strontium et l’obtention d’atomes de Rydberg circulaires protégés de l’émission spontanée, pour atteindre des temps de vie de plusieurs minutes.

Figure : Au cœur de l’expérience de simulation quantique se trouve un cube en saphir
au centre duquel les atomes de Rydberg circulaires sont piégés dans des pinces optiques
(Equipe CQED, Clément Sayrin, 2021).